基于THEOL网络综合平台的数据结构课程建设和教学改革
王祖俪 王娟 姜艳
摘要：以数据结构课程为例，分析该课程在现有网络新技术、新环境下各环节的教学改革，说明执行的效果。
关键词：教学改革；网络新技术；PBL；微课；数据结构
0.引言
近年来，各种网络新技术被社会广泛关注，并受到大学教师和学生的青睐，互联网技术的成熟和快速发展，使网络新技术应用于教学成为可能。随着大学生电脑拥有量的增多和手机等移动终端的普及，许多大学生已经习惯利用网络获取自己需要的知识和信息，互联网的发展正在对大学的教学过程产生潜移默化的渗透和影响，进而必将最终影响课堂教学的方式和手段。
网络新技术的应用能够让学生感受到更适合自身特性发展的愉悦的学习体验，给课程教学提供一个全新的信息传播媒介，翻转课堂、慕课、微课等多种教学形式应运而生，让师生互动的方式更加多元化，互动的效率大幅提高，激发了学生学习的主动性和对课程的参与欲望。同时，由于网络的特性，使得师生之间在网络空间的交流更加平等，实现了教学相长和多维度的师生互动。
数据结构课程是计算机及相关专业的一门非常重要的基础理论课程，一般安排在大二上学期或下学期开展教学。在这个阶段，学生已经进行了必要先导性课程的学习（通常是一门基础程序设计语言（c语言）和计算机基础常识），掌握了基本的程序设计概念和方法，具备上机编程和调试的基本技能。如同其他计算机基础课程，数据结构课程以往的定位是基础理论课程，纯粹的课堂理论和算法的讲解比较枯燥，对于低年级的学生来说，在对计算机科学理论欠缺的情况下，他们对理论化的教学方法接受起来较为吃力，无法把前一学期/学年所学的内容与本门课程内容联系在一起，不知道学了该门课程有什么用，这使学生往往对该门课程的学习处于茫然状态，导致学习效果不佳，加之没有良好的学习语言的方式方法，初学者往往能读懂语法，但却无法自行编写较复杂的程序，加之低年级学生实践机会少，上机调试程序更加困难，从而导致学生在后续课程中遇到问题时，不知道如何将以往所学知识应用于其中，实际动手能力较差。
1.基于网络新技术下的改革
1.1教学内容的改革
数据结构是专业方向基础理论课，教学大纲和知识相对固定，但每个知识点的应用是可以不断变化的。例如，查找的知识可以与搜索引擎的搜索排序算法结合；链表可以与约瑟夫环问题结合起来，图的各种问题在现有很多游戏算法中的应用等。基于这点，在新环境下我们在数据结构各章理论介绍的最后章节，适当将现有实际的应用，特别是新技术的应用介绍加入其中丰富教学内容。此举将枯燥的理论知识与实际的应用结合在一起以增加学生学习的兴趣，也可以让学生更好地理解所学知识的应用范围。
1.2教学资源的多种渠道分享和发布
在新网络环境下，所教授的知识不再是仅仅通过书本来进行传递，网络存储、云盘和在线教育平台等都成为教学资源发布的各种渠道。在此情况下，我们鼓励老师将数据结构的各种教学资源，利用多种渠道进行发布和共享。当学生在课程中遇到问题，可以借助教学平台、网络论坛、搜索引擎等多方面进行搜索得到解答。同时，教师也可以借助庞大的网络资源找到合适的教学素材，如实例、PPT、图片、程序代码、习题等，进行再次加工后，成为对自己有用的资料。
1.3教学形式的多元化改革
在数据结构理论教学的改革中，首先的举措是形成教学团队。团队中包括讲授计算机基础理论课程多门相关课程的老师（如C语言、数据结构），由教学团队共同确定基础课程的教学内容中涉及的知识点，并对知识点进行难易程度的划分。在教学目标、教学设计、教学评价等阶段进行统一规划，对教学大纲进行修改，调整理论教学与实践教学的比例，理论教学环节应充分体现教师讲授和学生主动学习相结合的教学理念，培养学生自我学习和团队协作的能力。实践教学环节体现以学生为主的任务驱动教学理念，发挥学生的知识运用能力和实际动手能力等。
在理论教学环节，打破传统的被动教学方式，建立以讲授为基础的教学（1ecture based leaming LBL）和以问题为基础的学习（problem based learning，PBL）相结合的教学模式。
在基于LBL的教学方式中，每个章节的核心知识点由教师以课堂讲授的方式来完成，这些知识点往往较为复杂，在讲授过程中教师可以运用多种教学手段（如动画演示、实例讲解等方式），来帮助学生理解相对复杂的知识点，同时将以往在实验环节开设的验证性实验内容放在课堂上作为核心知识点的实例演示完成，以加强学生对于理论知识的形象理解。
微课、慕课等多种教学形式的引入，不仅丰富了课堂形式，也为学生提供了更多的教学素材，方便学生课后对于知识点的更进一步掌握。例如，由于课堂课时的限制，不能详细地说明链式结构的一种典型应用——约瑟夫环，而完成的“约瑟夫问题”的微课，用20分钟左右的时间，通过动画、算法、实例展现等步骤，通过由理论到实践、化难为易的思路设计，深入浅出地介绍了约瑟夫环的应用。学生可以利用对微课的学习，更好地掌握约瑟夫环的算法，从而较好地理解链式结构的概念和应用。
1.4课后练习和考试的改革
在课堂教学改革的同时，也需要对实践环节进行改革，在实践环节的设计过程中，教学团队整合实验内容，按照循序渐进、由浅人深的原则，取消验证性实验，强调设计性实验和综合性实验的设计。设计性实验分为完整设计和部分设计两种，完整设计需要学生利用所学内容找到解决问题的方法并实现；部分设计往往以编程填空的形式出现，基本思路已经在题目中展现，主要考查学生对于复杂结构和程序设计的能力。综合性实验是指实验内容涉及本课程的综合知识，或与本课程相关的课程知识的实验，此类实验的设计目的在于通过实验内容、方法、手段的综合性，掌握综合的知识，培养综合考虑问题的思维方式，运用综合的方法和手段来分析问题解决问题，达到能力、素质的综合培养。
网络新技术的不断出现促使课后练习和考试形式的改革。在教学评价改革中，考试成绩仍然作为对学生评估的一个重要部分，与改革前不同的是，改革后学生的考试成绩不再是以期末纸质考试成绩作为唯一考查凭据，而是以组内评议、自我评议、教师评议相结合的方法，从多个角度对学生的学习、态度、实践能力进行评估。学生评估中还可以进行中间过程监控，从态度、能力、阶段性考核等多方面对学生进行考核，将以往以一次考试作为学生学习效果体现的形式，改变为多次中间过程化考核，每一次评价不仅是对上一个阶段的总结，也是对下一个阶段的指导，从而更好地推动学生的主观能动性，提高学习热情。课后项目练习中包括课堂作业、课后作业等方式，都可以纳入对于学生课程的考核。教师可以在在线教学平台布置作业，学生将所完成的作业提交至平台供老师进行评阅；同时，老师在平台中进行在线答疑，改变了以往定时、定点的答疑方式。
此外，在新环境下，学生可以在移动终端上的过程化平台APP中进行课程的练习和考试的预约，并在预约时间内到机房进行各阶段的过程化上机考核；教师也可以通过过程化考核平台，查看学生平时的练习次数和练习情况。
2.执行效果
自2012年起，笔者所在学院3个专业的数据结构课程中实行上所述教学改革，课程的分值分配实行平时成绩占70%（包括数次过程化考核成绩、出勤率、作业完成情况、课堂讲授情况）、期末卷面成绩占30%的计算方法，通过教学评价，学生调查等方式了解，教学改革后的数据结构课程，可以保持学生的积极性和兴趣，同时从后续课程（c++、Java）等的完成情况来看，学生的实践能力得到了明显提高，该方式方法提高了学生的实际动手能力。表1是在实现教学改革后，学生期末考试成绩的对比（2009-2011级），从中可以看出，通过教学改革，学生对于数据结构知识的掌握有了明显提高。大多数学生通过多次实践考核，实际动手能力都有明显提高。
3.结语
运用网络新技术的教学方式是对传统教学方式的改造和创新，是适应新的媒介技术发展的一次变革，是在遵循基本教育规律，严格按照教学目标设置和教学大纲要求基础上的开拓创新。该教学模式不仅适合于数据结构课程，还适合于其他计算机类基础课程，其教学思路可以在更多的理工类课程中实施。当然，在实际运行和探索过程中也遇到了一些问题，这些问题也是下一步研究的重点：
（1）教学内容的设计合理性：目前教学内容的设计是以各课程的教师团队完成的，如何确保教学内容的完整性、科学性和可执行性，是接下来面临的首要问题。
（2）评价体系的建设和完善：在评价体系中如何更科学、系统地评价学生的学习态度、学习能力、学习效果，以及如何评估教师在课程中的付出收获比以及教学效果，是接下来研究的重点。
（3）教学管理问题：教育教学改革的推行带来了授课方式、实践教学的方式方法的改变，也为课程组织、课时安排、机房安排等传统教学管理带来了诸多挑战。
